インテル MCS-48
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Intel初のマイクロコントローラであるMCS-48マイクロコントローラシリーズは、1976年に発売されました。最初の製品は8048、8035、8748でした。8048 [ 1 ]は、このファミリーの中で最も有名な製品と言えるでしょう。当初、このファミリーはNMOS（n型金属酸化膜半導体）技術を用いて製造されていました。1980年代初頭にはCMOS技術での提供が開始されました。CMOS技術を採用していた旧設計をサポートするため、1990年代まで製造されました。
MCS-48シリーズは、改良ハーバード・アーキテクチャを採用し、内部または外部プログラムROMと64～256バイトの内部（オンチップ）RAMを備えています。I /Oは、プログラムやデータとは独立した独自のアドレス空間にマッピングされています。
MCS-48シリーズは最終的に大成功を収めたMCS-51シリーズに置き換えられましたが、その低価格、幅広い入手性、メモリ効率の高い1バイト命令セット、そして成熟した開発ツールにより、2000年頃まで高い人気を維持しました。そのため、テレビのリモコン、コンピューターのキーボード、玩具など、大量生産されコスト重視の民生用電子機器に使用されています。
変種
8049は2KBのマスクROM（8748と8749はEPROM）を搭載しており、4KBの外部ROMに置き換えることができます。また、128 バイトのRAMと27個の I/Oポートを備えています。[2]マイクロコントローラの発振器ブロックは、クロック入力周波数を3分周し、その結果をさらに5つのマシンステートに分割します。最大11MHzの水晶周波数を使用すると、 シングルサイクル命令で0.73MIPSの性能が得られます 。命令の約70%はシングルバイトまたはシングルサイクル命令ですが、30%は2サイクルまたは2バイト命令を必要とするため、典型的な性能は0.5MIPS程度になります。
| デバイス | プログラムメモリ | データメモリ | 備考 |
|---|---|---|---|
| 8020 | 1K × 8 ROM | 64 × 8 RAM | 8048のサブセット、20ピン、13本のI/Oラインのみ |
| 8021 | 1K × 8 ROM | 64 × 8 RAM | 8048 のサブセット、28 ピン、21 I/O ライン |
| 8022 | 2K × 8 ROM | 64 × 8 RAM | 8048のサブセット、A/Dコンバータ |
| 8035 | なし | 64 × 8 RAM | |
| 8038 | なし | 64 × 8 RAM | |
| 8039 | なし | 128 × 8 RAM | |
| 8040 | なし | 256 × 8 RAM | |
| 8048 | 1K × 8 ROM | 64 × 8 RAM | 27×I/Oポート |
| 8049 | 2K × 8 ROM | 128 × 8 RAM | 27×I/Oポート |
| 8050 | 4K x 8 ROM | 256 × 8 RAM | |
| 8648 | 1K × 8 OTP EPROM | 64 × 8 RAM | 工場出荷時のOTP EPROM |
| 8748 | 1K × 8 EPROM [3] | 64×8 RAM [3] | 4Kプログラムメモリ拡張可能、[3] 2×8ビットタイマー、27×I/Oポート |
| 8749 | 2K × 8 EPROM | 128 × 8 RAM | 2×8ビットタイマー、27×I/Oポート |
| 87P50 | 拡張ROMソケット | 256 × 8 RAM | 2758/2716/2732 EPROM用ピギーバックソケット付き |
| デバイス | プログラムメモリ | データメモリ | 備考 |
|---|---|---|---|
| 8041 | 1K × 8 ROM | 64 × 8 RAM | ユニバーサル ペリフェラル インターフェース (UPI) |
| 8041AH | 1K × 8 ROM | 128 × 8 RAM | UPI |
| 8741A | 1K × 8 EPROM | 64 × 8 RAM | UPI、8041のEPROMバージョン |
| 8741AH | 1K × 8 OTP EPROM | 128 × 8 RAM | UPI、OTP EPROM版8041AH |
| 8042AH | 2K × 8 ROM | 256 × 8 RAM | UPI |
| 8242 | 2K × 8 ROM | 256 × 8 RAM | UPI、キーボードコントローラファームウェアがプリプログラムされている[4] |
| 8742 | 2K × 8 EPROM | 128 × 8 RAM | UPI、EPROMバージョン |
| 8742AH | 2K × 8 OTP EPROM | 256 × 8 RAM | UPI、OTP EPROM版8042AH |
用途
MCS-48シリーズは、コンピュータや端末のキーボードで広く使用され、キーの押下をデジタル回路が理解できるプロトコルに変換しました。これによりシリアル通信も可能になり、外付けキーボードのケーブルに必要な導体の数を削減できました。マイクロプロセッサは少なくとも1972年からキーボードに使用されており、以前のディスクリート設計を簡素化しました。8048は1978年の発売以来、この用途で使用されています。[要出典]
1979年に発売されたTandy/Radio Shack TRS-80 Model IIのキーボードには8021が使用されていました。[5] 8021プロセッサはキーマトリックスをスキャンし、スイッチのオン/オフを8ビットコードに変換し、そのコードをメインシステムのキーボードインターフェースにシリアル送信します。また、インジケータLEDのオン/オフを切り替えるコマンドも受け付けます。8021は、TRS-80 Model 12、12B、16、16B、およびTandy 6000/6000HDのキーボードにも使用されていました。[6]
オリジナルのIBM PCキーボードとその前身であるIBM System/23 Datamasterのキーボードは、内部マイクロコントローラとして8048を使用していました。[7] PC ATは、I/Oポートアドレス0x60〜63のPCのIntel 8255周辺機器インタフェースチップを、ポートアドレス0x60と0x64を介してアクセス可能な8042に置き換えました。[8]キーボードインタフェースの管理に加えて、8042はATのIntel 80286 CPUのA20ラインゲーティング機能を制御し、ソフトウェアから80286をリセットするように命令することができました（80386およびそれ以降のプロセッサとは異なり、80286はリセットする以外に保護モードからリアルモードに切り替える方法がありませんでした）。後のPC互換機は8042の機能をスーパーI/Oデバイスに統合しました。
8048は、マグナボックス・オデッセイ² ビデオゲーム機、コルグ・トライデントシリーズ[9]、コルグ・ポリ61 [10] 、ローランド・ジュピター4、ローランド・プロマーズ[11]といった アナログシンセサイザーに搭載された。シンクレアQLは、キーボード、ジョイスティックポート、RS-232入力、オーディオの制御に、近縁種のインテル8049を採用した。ROM非搭載の8035派生型は、任天堂のアーケードゲーム『ドンキーコング』のBGMと一部の効果音を生成するために使用された。
命令セット
MCS-48 のすべての命令は 1 バイトまたは 2 バイトの長さで、命令の 70% は 1 バイトです。MCS-48 は、4096 バイトのプログラム メモリ、256 バイトの RAM、および 8 つのポート I/O アドレスをアドレス指定できます。ほとんどの算術演算および論理演算では、アキュムレータをパラメータおよび宛先として使用します。8 つのメモリ位置はレジスタとしてマップされるため、多くの命令に埋め込まれた 3 ビット フィールドによってアドレス指定できます。これらのレジスタのうち 2 つはメモリ ポインタとして使用できます。条件分岐は、現在の 256 バイトのページにのみアクセスできます。JMP および CALL は 2048 の位置に直接アクセスできます。4096 バイトのプログラム空間全体にアクセスするには、扱いにくいメモリ バンク選択命令を使用する必要があります。ただし、RET 命令はアドレス空間のどこにでも戻ることができます。割り込みは、迅速なコンテキスト スイッチ用の代替レジスタと、RETR 命令によるフラグの状態の復元機能によって十分にサポートされています。すべての命令は 1 マシン サイクルまたは 2 マシン サイクルで実行されます。各マシン サイクルには 15 個の外部クロックが必要です。
| オペコード | オペランド | ニモニック | サイクル | 説明 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | — | いいえ | 1 | 操作なし |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | — | OUTLバス、A | 2 | バスラッチ ← A |
| アルイ | 0 | 0 | 1 | 1 | データ | 追加 ADDC MOV ORL ANL XRL | 2 | A ← A 演算番号 | |||
| アディ | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 追加 | JMP追加 | 2 | PC ← DBF:addhi:addlo | ||
| 0 | 0 | 0 | 私 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | EN/DIS I | 1 | I ← 0 (EN) または I ← 1 (DIS) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | 12月A | 1 | A ← A - 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | — | INS A、バス | 2 | A ← バス |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | PP | — | Aで、Pp | 2 | A ← ポート(p) (ポート1-2) | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | PP | — | MOVD A、Pp | 2 | A 0-3 ← 8243 ポート(p); A 4-7 ← 0 (ポート 4-7) | ||
| アルミ | 0 | 0 | 0 | R | — | INC XCH ORL ANL ADD ADDC MOVAA XRL MOVAa | 1 | dest ← dest ALU @Rr (@R0、@R1 のみ; DEC なし) | |||
| アルミ | 1 | RRR | — | INC XCH ORL ANL ADD ADDC MOVAA DEC XRL MOVAa | 1 | 宛先 ← 宛先 ALU Rr | |||||
| 少し | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 住所 | JBb アドレス | 2 | A ∧ (1 << b) の場合、 PC 0-7 ← アドレス | ||
| アディ | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 追加 | 追加を呼ぶ | 2 | (SP) ← PSW 4-7 :PC; SP ← SP + 1; PC ← DBF:addhi:addlo | ||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JTF アドレス | 2 | TF = 1の場合、PC 0-7 ← アドレス（タイマーフラグ設定） |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | INC A | 1 | A ← A + 1 |
| 0 | 0 | 1 | T | 0 | 1 | 0 | 1 | — | EN/DIS TCNTI | 1 | TCNTI ← 0 (EN) または TCNTI ← 1 (DIS) (タイマー/カウンター割り込み) |
| 0 | 0 | 1 | F | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JNT0 JT0 アドレス | 2 | F = T0の場合、PC 0-7 ← アドレス（テスト入力0） |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | CLR A | 1 | A ← 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | CPL A | 1 | A ← ¬A |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | PP | — | OUTL Pp、A | 2 | ポート(p) ← A (ポート1-2) | |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | PP | — | MOVD Pp、A | 2 | 8243 ポート(p) ← A 0-3 (ポート 4-7) | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | — | 移動A、T | 1 | A ← T (タイマーをAに移動) |
| 0 | 1 | 0 | T | 0 | 1 | 0 | 1 | — | STRT CNT/T | 1 | T = 0の場合はカウントを開始し、そうでない場合はタイマーを開始する |
| 0 | 1 | 0 | F | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JNT1 JT1 アドレス | 2 | F = T1の場合、PC 0-7 ← アドレス（テスト入力1） |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | スワップA | 1 | A 0-3 ↔ A 4-7 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | DA A | 1 | A 0-4 > 9 または AC = 1 の場合、A ← A + 6; A 4-7 > 9 または C = 1の場合、A ← A + 0x60 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | — | 動画 T、A | 1 | T ← A (Aをタイマーに移動) |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | TCNTを停止 | 1 | タイマーを止めてカウントする |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | RRC A | 1 | C ← A 0 ; A 0-6 ← A 1-7 ; A 7 ← C |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | ENT0 クロック | 1 | T0をクロック出力として設定する |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JF1 アドレス | 2 | F1 = 1の場合、PC 0-7 ← アドレス |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | RR A | 1 | A 0-6 ← A 1-7 ; A 7 ← A 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | — | RET | 2 | SP ← SP - 1; PC ← (SP) |
| 1 | 0 | 北 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | CLR ファンクション | 1 | Fn ← 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JNI アドレス | 2 | 入力 = 0 の場合、PC 0-7 ← アドレス（テスト割り込み入力が低） |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | データ | ORLバス、# | 2 | A ← バス ∨ # |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | PP | データ | ORL Pp、# | 2 | A ← ポート(p) ∨ # (ポート1-2) | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | PP | — | ORLD Pp、A | 2 | 8243 ポート(p) ← 8243 ポート(p) ∨ A 0-3 (ポート 4-7) | ||
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | — | RETR | 2 | SP ← SP - 1; PC ← (SP); PSW 4-7 ← (SP) |
| 1 | 0 | 北 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | CPL Fn | 1 | Fn ← ¬Fn |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | CLR C | 1 | C ← 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | データ | ANLバス、# | 2 | A ← バス ∧ # |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | PP | データ | ANL Pp、# | 2 | A ← ポート(p) ∧ # (ポート1-2) | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | PP | — | ANLD Pp、A | 2 | 8243 ポート(p) ← 8243 ポート(p) ∧ A 0-3 (ポート 4-7) | ||
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | — | 移動A、@A | 2 | A ← ROM(PC 8-11 :A) (プログラムメモリの読み取り) |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | CPL C | 1 | C ← ¬C |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | — | JMPP @A | 2 | PC 0-7 ← A (間接JMP) |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JF0 アドレス | 2 | F0 = 1の場合、PC 0-7 ← アドレス |
| 1 | 1 | 0 | 北 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | 選択RBn | 1 | BS ← n (レジスタバンクを選択) |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JZ アドレス | 2 | A = 0の場合、PC 0-7 ← アドレス |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | 移動 A、PSW | 1 | A ← PSW |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | 移動 PSW、A | 1 | PSW ← A |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | — | MOVP3 A、@A | 2 | A ← ROM(0011:A) (ページ3のプログラムメモリの読み取り) |
| 1 | 1 | 1 | 北 | 0 | 1 | 0 | 1 | — | SEL MBn | 1 | DBF ← n （メモリバンクを選択: PC 11） |
| 1 | 1 | 1 | F | 0 | 1 | 1 | 0 | 住所 | JNC JC アドレス | 2 | F = Cの場合、PC 0-7 ← アドレス |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | RL A | 1 | A 1-7 ← A 0-6 ; A 0 ← A 7 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | RRR | 住所 | DJNZ Rr、アドレス | 2 | Rr ← Rr - 1; Rr ≠ 0 の場合、PC 0-7 ← アドレス | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | — | RLC A | 1 | C ← A 7 ; A 1-7 ← A 0-6 ; A 0 ← C |
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | オペランド | ニモニック | サイクル | 説明 |
| RRRまたはR | 3 | 2 | 1 | 0 | アルミ | ALUI #immed | |||||
| R0 @R0 | 0 | 0 | 0 | 0 | A,# を加算 (A ← A + #) | ||||||
| R1 @R1 | 0 | 0 | 0 | 1 | INC arg (arg ← arg + 1) | ADDC A,# (A ← A + # + C) | |||||
| R2 | 0 | 0 | 1 | 0 | XCH A,arg (A ↔ arg) | MOV R,# (R ← #) | |||||
| R3 | 0 | 0 | 1 | 1 | |||||||
| R4 | 0 | 1 | 0 | 0 | ORL A,arg (A ← A ∨ arg) | ORL A,# (A ← A ∨ #) | |||||
| R5 | 0 | 1 | 0 | 1 | ANL A,arg (A ← A ∧ arg) | ANL A,# (A ← A ∧ #) | |||||
| R6 | 0 | 1 | 1 | 0 | ADD A,arg (A ← A + arg) | ||||||
| R7 | 0 | 1 | 1 | 1 | ADDC A,arg (A ← A + arg + C) | ||||||
| 1 | 0 | 1 | 0 | MOV arg,A (arg ← A) | |||||||
| 1 | 1 | 0 | 0 | DEC arg (arg ← arg - 1) | |||||||
| 1 | 1 | 0 | 1 | XRL A,arg (A ← A ⊻ arg) | XRL A,# (A ← A ⊻ #) | ||||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | MOV A,arg (A ← arg) | |||||||
| RRRまたはR | 3 | 2 | 1 | 0 | アルミ | ALUI #immed | |||||
派生マイクロコントローラ
フィリップス・セミコンダクターズ（現NXP）は、このシリーズの製造ライセンスを所有し、このアーキテクチャに基づいてMAB8400ファミリーを開発しました。これらはI²Cインターフェースを統合した最初のマイクロコントローラであり、フィリップス（米国ではマグナボックス）の最初のコンパクトディスクプレーヤー（例：CD-100）に搭載されました。[12]
- インテル MCS-48セカンドソース
- 三菱電機M5M80C39P-6
- 富士通MBL8742H
- Kvazar Kiev KM1816VE48 (ソ連 – 8748 クローン)
- ナショナル セミコンダクターNS87PC48D（ピギーバック版）
- シグネティクスSCN8048A
- フィリップスMAF 8049H
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参照
参考文献
- ^ Laws, David; Blume Jr., Henry; Ekiss, John; Feng, Yung; Kline, Barbara; Raphael, Howard; Stamm, David (2008-07-30). Intel 8048マイクロコントローラの開発と普及に関するオーラル・ヒストリー・パネル(PDF) . 2014年12月27日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
- ^ インテルコーポレーション 1978年。
- ^ abc Hayes, John P. (1978).コンピュータアーキテクチャと組織. McGraw-Hill International Book Company. pp. 57– 59. ISBN 0-07-027363-4。
- ^ 「UPI-41AH/42AH ユニバーサル・ペリフェラル・インターフェース 8ビット・スレーブ・マイクロコントローラ」（PDF） . Intel. 1994年11月. p. 2. 2022年7月19日閲覧。
- ^ TRS-80 モデル II テクニカルリファレンスマニュアル。ラジオシャック。135 ページ。
- ^ Tandy 6000/6000HD サービスマニュアル. Tandy/Radio Shack. 1985年. p. 213.
- ^ 「セクション4：キーボード」、テクニカルリファレンス：パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータハードウェアリファレンスライブラリ（改訂版）、IBM、1984年4月
- ^ 「セクション 1: システムボード」、テクニカルリファレンス: パーソナルコンピュータ AT、パーソナルコンピュータハードウェアリファレンスライブラリ、IBM、1985年9月
- ^ 「Korg Trident サービスマニュアル」Korg、p. 4 。 2018年2月10日閲覧– Synthfool経由。
- ^ 「Korg Poly-61 サービスマニュアル」(PDF) 。 2010年6月2日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2013年3月7日閲覧。
- ^ Gordon Reid (2004年11月). 「ローランドの歴史 パート1: 1930–1978」. 『ローランドの歴史』 . Sound On Sound Magazine . 2010年11月29日閲覧。
- ^ データシート (pdf) Philips MAB8400ファミリー
参考文献
- MCS-48
- MCS-48 シングルコンポーネントマイクロコンピュータ（アプリケーションセミナーノートブック）。Intel Corporation。1978年。
- MCS-48マイクロコンピュータ ユーザーズマニュアル（PDF）。Intel Corporation。1978年。
- Smith, Lionel; Moore, Cecil (1979年1月). 「8049マイクロコンピュータ用シリアルI/Oおよび数学ユーティリティ」. Intel Corporation. アプリケーションノート AP-49.
- Intel MCS-48マイクロコンピュータ用高速エミュレータ。Intel Corporation。1979年8月。アプリケーションノートAP-55A。
- Dahm, Phil; Rosenberg, Stuart (1979年12月). Intel MCS-48およびUPI-41Aマイクロコントローラ. Intel Corporation. 信頼性レポートRR-25.
- マイクロコントローラハンドブック（PDF）。Intel。1984年。注文番号210918-002。
- 8ビット組み込みコントローラ（PDF） . Intel. 1991. 注文番号 270645-003.
- UPI-41
- Intel (1980). UPI-41A ユーザーズマニュアル(PDF) . 注文番号 9800504-02 Rev. B.
- マイクロプロセッサ周辺装置 UPI-41A/41AH/42/42AH ユーザーズマニュアル(PDF) . Intel Corporation. 1993年10月. 231318-006.
- ビーストン、ヨハン；カーン、ジム（1980年5月）「8741A/8041Aデジタルカセットコントローラ」インテルコーポレーション アプリケーションノート AP-90
外部リンク
- MCS-48ファミリーのアーキテクチャ
- Coprolite 8048 プロジェクト（ Wayback Machineより）（2014年7月17日アーカイブ）
- コンピュータ歴史博物館、インテル 8048 マイクロコントローラ口述歴史パネル
- マイクロコントローラ NEC 8741（シリコンチップの画像）
